Практикум по курсу «Усилительные устройства», представлены теоретические сведения и основные характеристики оу, описание порядок выполнения лабораторных работ

Компараторы
Компараторы представляют собой ОУ специального назначения предназначенные для сравнения по уровню двух входных напряжений и скачкообразного изменения входного напряжения в случае, когда одно из сравниваемых напряжений больше другого.
Компаратор должен иметь низкое напряжение сдвига, низкий дрейф напряжения сдвига устойчиво работать без самовозбуждения и иметь низкое значение тока смещения.
Схема компаратора:

Рис. 2.23

Один вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, а на другой подается входной сигнал.

Так как Uвых подается на инвертирующий вход, то выходное напряжение будет мало, когда Uвх > Uоп, и велико, когда Uвх < Uоп.
Если желательно, чтобы Uвых было велико, когда Uвх > Uоп, то следует поменять порядок присоединения входного напряжения к инвертирующему и неинвертирующему входам компаратора. Когда входной сигнал в процессе изменения становится больше опорного, то выход компаратора немедленно изменяет свое состояние или уровень напряжения.

Рис. 2.24


Триггер Шмитта
Триггер Шмитта представляет собой компаратор с гистерезисом.
Схема:


Рис. 2.25

Когда Uвх < Uо, то Uвых - велико, и напряжение верхней точки опрокидывания Uо получается с помощью делителя на сопротивлениях R1 и R2.

Напряжение Uо равно:
,
где Uнас = Uвых max компаратора обычно на 1 В меньше, чем +Uип.
Когда Uвх > Uо, то выходное напряжение становится отрицательным и стремится к -Uнас, т.е. максимальному отрицательному напряжению компаратора. Отрицательное выходное напряжение вызывает падение напряжения на инвертирующем входе до напряжения нижней точки опрокидывания -Uо.

Компаратор не изменит своего состояния, пока Uвх < - Uо.
В случае, когда входной сигнал Триггер Шмитта имеет синусоидальную форму, рассматриваемая схема преобразовывает его в прямоугольную.


Фазовращатель
Схема, обеспечивающая идеальный фазовый сдвиг, должна передавать сигнал, не изменяя его амплитуду, но сдвигая его фазу на определенный заданный угол.
Схема:

Рис. 2.26

На выход фазовращателя подан синусоидальный сигнал Uвх частотой 1 кГц и амплитудой 1 В.

Сигнал на выходе Uвых имеет ту же частоту и амплитуду, что и входной сигнал, но запаздывает относительно Uвх на 90º.
В общем виде выражение для выходного напряжения схемы фазовращателя имеет вид.
,
где - фазовый угол.
В фазовращателе резисторы R1 = R2 = R.
Фазовый угол зависит только от Rвх и Свх и от частоты F входного сигнала Uвх. Они связаны следующими соотношениями:
, (2.1)
где - измеряется в градусах, F - в герцах, R - в омах, С - в фарадах.
Из уравнения (2.1) следует, что = -90º градусов тогда, когда Rвх равно реактивному сопротивлению Свх, т.е.

При изменении Rвх от 1 до 100 кОм изменяется приблизительно от -12 до -168 º. Таким образом, фазовращатель может сдвигать угол в диапазоне до 180 º. Если Rвхи Свх в схеме поменять местами, то фазовый угол будет положительный.